Internet quantique : première téléportation vers une mémoire quantique à semi-conducteurs

La téléportation quantique est la capacité de transmettre d'un endroit à un autre sans voyager dans l'espace intermédiaire. Ce n'est pas la matière elle-même qui fait ce voyage, seulement les informations qui la décrivent. Celle-ci est transmise à un nouveau corps qui prend l'identité de l'original.

Mais alors que les fans de science-fiction se sont concentrés sur le corps impliqué, les physiciens quantiques sont plus intéressés par l'information. Pour eux, la téléportation est la technologie habilitante derrière une nouvelle génération de technologies de traitement de l'information dont un Internet quantique qui permet de transmettre l'information en toute sécurité.

L'un des éléments constitutifs de l'Internet quantique sera constitué de routeurs quantiques capables de recevoir des informations quantiques d'un emplacement et de les acheminer vers un autre sans les détruire. La course est donc lancée pour démontrer ce type de technologie, qui a le potentiel de révolutionner les communications.

Aujourd'hui, Félix Bussières de l'Université de Genève en Suisse et quelques copains disent avoir franchi une étape importante dans ce sens. Ces types ont téléporté des informations quantiques sur un cristal dopé aux ions de terres rares, une sorte de mémoire quantique. Mais surtout, ils l'ont fait pour la première fois sur le type de fibre optique ordinaire que les télécommunications sont utilisées partout dans le monde.

L'une des principales exigences pour une téléportation généralisée est l'enchevêtrement de photons avec une longueur d'onde compatible avec la fibre télécom. Ce n'est pas si facile à produire puisque les photons intriqués doivent être compatibles avec les sauts d'énergie discrets dans la mémoire quantique. Cette longueur d'onde est généralement éloignée de la région à faibles pertes de la fibre optique standard, selon Bussières et co.

Donc, le truc que ces gars ont mis au point est de générer des paires de photons intriqués avec des longueurs d'onde différentes. Le premier a une longueur d'onde de 883 nm (proche infrarouge), ce qui est compatible avec un type de mémoire quantique constituée de cristaux d'orthosilicate d'yttrium dopés au néodyme. Le second a une longueur d'onde de 1338 nm (moyen infrarouge), qui passe facilement à travers la fibre optique télécom.

L'état quantique à téléporter est la polarisation d'un photon de 1338 nm. Ces gars-là envoient donc le signal de 883 nm à la mémoire quantique où il est stocké tout en transmettant le signal de 1338 à travers une fibre de 12 km à un autre appareil qui prépare un troisième photon (également à 1338 nm) avec la polarisation à téléporter.

C'est à ce moment que la téléportation a lieu. Lorsque ces deux photons 1338 nm sont amenés à interagir d'une certaine manière, la polarisation est téléportée vers la mémoire quantique à l'autre extrémité de l'expérience.

Les mesures de l'équipe sur ces photons montrent que l'état de polarisation est bien téléporté comme le suggère la mécanique quantique. (Une partie cruciale de l'expérience est une nouvelle génération de détecteurs de photons uniques qui peuvent détecter les photons des télécommunications avec une efficacité beaucoup plus grande qu'auparavant.)

Cela démontre donc pour la première fois tous les composants nécessaires pour effectuer la téléportation sur un réseau de télécommunications standard vers une mémoire quantique à l'état solide.

C'est un petit mais important pas en avant. Si jamais nous devons avoir un Internet quantique, c'est ce genre d'équipement qui tournera au cœur de celui-ci.

Réf : arxiv.org/abs/1401.6958 : Téléportation quantique d'un photon de longueur d'onde télécom vers une mémoire quantique à semi-conducteurs

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